REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NÚCLEO BARINAS
Guía de estudio # 2 Prof. Ing. Josefina Pérez UNIDAD II GEOLOGÍA DEL SUBSUELO
Mapas del subsuelo
Tipos de mapas
Cartografía geológica
Determinación Determinación de áreas
MAPAS DEL SUBSUELO
Definición El mapa es uno de los productos finales de la interpretación geológica, prácticamente todas las fases del desarrollo de los recursos mineros o de hidrocarburos, requieren para su diseño y control de esta herramienta de trabajo. En el caso del petróleo, puede decirse que la mayor parte de las propiedades que define morfológicamente los yacimientos son susceptibles de ser representados mediante uno o más mapas y nos estamos refiriendo a área área,, espe espeso sor, r, volum volumen en,, forma forma de la supe superfi rfici cie, e, limit limites es,, orie orient ntac ació ión. n. Propiedades internas de las rocas como porosidad y permeabilidad, estado, cond co nduc ucta ta y tend tendenc encia ia de los fluid fluidos os pres present entes es,, co cont ntac acto toss entr entre e ellos ellos,, migr migrac ació ión, n, co cont ntin inui uida dad, d, etc. etc.,, prop propie ieda dade dess del del am ambi bien entte tale taless co como mo pres presion iones es y temp tempera eratu tura rass y much muchas as otra otrass ca carac racte terís rísti tica cass pued pueden en ser ser representadas cartográficamente. De tal tal ma maner nera a que que los los ma mapa pass son son un inst instru rumen mento to delic delicad ado o que que debe debe presentar la información de manera clara, nítida y confiable y deben ser elaborados siguiendo patrones de aceptación universal. Dado el dinamismo de la información información en la industria petrolera, petrolera, los mapas que utiliza deben ser un instrumento de fácil modificación.
TIPOS DE MAPAS
Los mapas más utilizados en Geología petrolera son el mapa estructural y el mapa isópaco, pero además se utilizan el mapa de facies, los diferentes mapas de isopropiedades petrofísicas, el mapa de continuidad de arena, de presiones, de temperaturas, de velocidad de ondas y otros. Muchos de los nombres son informales y/o específicos para la industria petrolera, pero la mayor parte de ellos se construyen siguiendo el método de de interpolación, y
adaptando los conceptos validos en superficie a su utilización para datos del subsuelo En general los mapas en la industria petrolera se construyen con datos geológicos, Petrofísicos y de yacimientos.
MAPA ESTRUCTURAL
Es la representación cartográfica de las variaciones estructurales en el subsuelo. Muestra la forma del horizonte
Curvas o contornos estructurales Son intersecciones de planos horizontales equidistantes con la superficie geológica que se desea representar, es decir, que son líneas horizontales que unen puntos de igual profundidad que representan una superficie geológica. Una línea o curva estructural es una línea imaginaria que conecta puntos de igual altitud sobre un horizonte único, generalmente el tope o la base de un estrato sedimentario. En consecuencia un mapa de contornos estructurales muestra la forma del horizonte. Las líneas estructurales son análogas a las líneas topográficas que muestran la forma de la superficie de la tierra. Se puede calcular con gran exactitud la inclinación de un horizonte representado por líneas estructurales. Para una equidistancia dada, cuanto mas próximas entre si están las curvas estructurales en el mapa, mas empinada es la inclinación, asi como cuando mas próximas entre si están las curvas topográficas, mas grande es la pendiente. Las curvas o líneas estructurales permiten conocer la posición (Rumbo y buzamiento) de los estratos en el subsuelo y por consiguiente las estructuras que ellos forman. Las líneas estructurales son horizontales, por consiguiente el ángulo que ellas forman con la dirección Norte –Sur es el rumbo del estrato o superficie geológica. Cuando se representan estratos que conservan la misma inclinación por mayor distancia, las líneas estructurales serán paralelas y las distancias horizontales entre ellas serán igualesCuando los estratos están plegados, las distancias horizontales entre las líneas o curvas estructurales aumentaran o disminuirán según disminuya o aumente la inclinación. Como reconocemos una falla en un mapa estructural?
La presencia de las siguientes anomalías en los contornos estructurales puede indicar fallas:
Curvas anormalmente separadas con respecto al resto de las curvas
Curvas normalmente unidas
Repetición de una curva o secuencia de estratos
El estudio y determinación de la posición de las fallas es muy importante en Geologia del subsuelo o del petróleo, porque ellas pueden servir de trampas a la acumulación de hidrocarburos. A diferencia del mapa topográfico, en el mapa estructural se proyectan datos que están en el subsuelo hasta un hipotético plano a nivel del mar. En este caso, entre otras desventajas lo que se cartografía no se esta viendo, por consiguiente, el mapa es, en buena medida interpretativo. Las fuentes de información son en primer lugar, los datos sísmicos y los registros de pozos, el conocimiento que se tenga de áreas cercanas y en muchos casos, los datos de producción y de presiones en el subsuelo. El patrón estructural es uno de los factores de control en una acumulación petrolífera. Con el aumento de la profundidad en el subsuelo aumentan también otros dos factores de control como son la presión y la temperatura. Esto resulta en un empuje hacia arriba (hacia menores presiones ) sobre los fluidos presentes. Otro factor de control es la permeabilidad de la roca, las capas impermeables no pueden ser atravesadas por los fluidos y se constituyen en techos de los yacimientos, en este medio, el petróleo se desplaza “lateralmente hacia arriba” y alcanzada la máxima altura posible s detiene acomodándose a la estructura. Este es de por si una buena razón para que sea necesario el mapa estructural, el petróleo se buscara en las zonas altas con porosidad respecto a las zonas bajas. Un buen control estructural permite establecer los mejores diseños de perforación, vale decir por ejemplo, establecer las profundidades hasta donde perforar garantizando encontrar el objetivo por una parte y no perforar en exceso por otra.
Método para preparar un mapa estructural La figura adjunta muestra el método para preparar un mapa de líneas estructurales.
En primer lugar se debe elegir algún horizonte para representarlo por líneas estructurales; puede ser el tope o la base de un estrato petrolífero (arenas). Estos datos provienen de perforaciones (pozos). Si se ha determinado con precisión el espesor de las varias unidades de unidades estratigráficas, es posible predecir a que profundidad esta el horizonte guía, aun si no esta expuesto o si no ha sido penetrado por perforaciones. En la figura adjunta se dan las altitudes de muchos puntos sobre el tope de un estrato de caliza. Se decide usar una equidistancia de 100m. En el ángulo inferior izquierdo de la figura, la altitud del tope de la caliza, en un punto es de 800m. La línea estructural de 800m pasara por este punto. De otra manera es necesario interpolar proporcionalmente entre cada par de puntos de los cuales se tienen datos. En el ángulo nordeste del mapa, dos puntos del horizonte relevado tienen altitudes de 740 y 960 metros, respectivamente. Las líneas estructurales de 800 y 900 metros pasaran entre estos dos puntos. La diferencia de altitud entre estos es de 220 metros. La distancia entre la curva estructural de 800 metros y el punto de 740 metros será de un 6/22 de la distancia total entre los dos puntos. La distancia entre la curva de 900 y el punto de 740 metros será de 16/22 de la distancia total entre los dos puntos. De la misma manera se puede encontrar la ubicación de las curvas sobre todo el mapa. Las líneas obtenidas de este modo se pueden modificar algo para suavizar las curvas agudas. Si un área esta completamente rodeada por una o mas curvas, se conoce como una estructura cerrada, este uso no se debe confundir con la utilización del termino pliegue cerrado. El cierre de un pliegue es la distancia vertical entre la curva más alta y la curva mas baja que encierran completamente al pliegue. La exactitud en el cierre de un pliegue depende de la equidistancia que se usa.
Un signo menos (-) antes de una curva indica la profundidad debajo de algún plano de referencia generalmente el nivel del mar. Al construir un mapa estructural, debe tenerse en cuenta que los datos son profundidades y no alturas respecto al nivel del mar, por consiguiente, a mayor valor corresponde mayor profundidad. El resto de las normas generales para el mapa topográfico también rigen para el mapa estructural.
MAPAS ISÓPACOS
Es la representación cartográfica de las variaciones en espesor de cuerpos o entidades en el subsuelo. Su construcción es similar en cuanto al método, a la del mapa estructural. Véase en la Fig. Como se representa en mapa isópaco un cuerpo de arena alargado o sinuoso tal como el relleno del cauce de un rio, este presenta sus mayores espesores en el centro, disminuyendo gradualmente en valor hacia el borde tal y como lo expresan los valores de las curvas segmentadas del mapa. En este ejemplo, se trata del mapa de un cuerpo de arena, es un tipo de mapa isópaco. Otro tipo de mapa isópaco, es el de unidades estratigráficas, como se ve en el ejemplo de la ilustración, un conjunto de pozos ha encontrado diversos valores de espesor de la unidad A , en el área de perforación. El mapa isópaco es la interpretación geológica de la forma como se disminuyen los espesores obtenida mediante interpolación de los datos de pozos. El tipo de mapa isópaco mas utilizado en la industria petrolera, es el de valores de arena neta petrolífera (ANP). Las curvas isópacas son aquellas que unen puntos de igual espesor. El espesor de un estrato no es constante. Si este se conoce en muchas localidades, es posible dibujar isópacas, que son líneas que conectan puntos en los cuales el estrato tiene el mismo espesor. Supongamos por ejemplo, que se sabe que una formación tiene 100 metros de espesor en tres localidades que se designan a, b y c , pero tiene 300 metros de espesor en otra tres localidades que se designan e, f y g. la isópaca de 100m pasara por a,b y c y la de 300m por e, f y g. La isopaca de 200 metros estaría entre la de 100 y 300 metros, si no se dispone de otros datos, se ubica en el medio, entre las dos. En la preparación de mapas isópacos con datos de
muchas localidades la interpolación se efectúa de la misma manera que en la preparación de mapas de curvas estructurales. Objetivo de los mapas isópacos
Determinar la geometría de las unidades de roca sugerida por la correlación (extensión y limites)
Ambientes de depositaciòn y sedimentación. Variaciones laterales.
Historia estructural
Ajustar la distancia vertical entre capas estructurales (Topes vs Base)
Calculo del volumen de roca con hidrocarburos
Fuentes de información Son básicamente los perfiles de pozos, aunque es posible determinar espesor por muestras de canal, núcleos y secciones sísmicas. Pasos para la elaboración de mapas isopacos Ubicación del pozo en el subsuelo en el tope y en la base del intervalo a mapear, indicando la dirección de desviación seguida por el pozo desde superficie hasta el horizonte deseado. VLA-20
Una vez ubicado el pozo en el mapa base, se coloca el numero de esta en la parte superior del circulo y en la parte inferior el valor del espesor del intervalo, leído en el registro eléctrico o estimado a partir de la correlación si este esta incompleto Las curvas isópacas deben ser trazadas en forma armónica con espaciamientos regulares y progresivos, deben ser aproximadamente paralelas entre si. La ultima curva que se traza es la de cero pies, esta debe ajustarse al patrón que establezcan las curvas previamente trazadas, estando esta definida por un evento tectónico-estratigráfico(falla, erosión, acuñamientos, etc.), en caso de no existir este, las curvas isópacas quedan abiertas o inferidas. Cuando en un área determinada no se tenga información del intervalo a mapear, este se puede obtener superponiendo los mapas estructurales del tope del intervalo a mapear y del intervalo infrayacente, previamente corregidos por el buzamiento de las capas y desviación de los pozos.
CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA
Es la representación grafica de la realidad geológica ubicada dentro de un conjunto, destacando las relaciones existentes dentro y fuera del conjunto, para esto se requiere considerar un conjunto de datos del suelo y del subsuelo e identificar las relaciones existentes entre ellos , tales como proximidad , similitudes, diferencias e integrándolos armónicamente dentro de un todo. La representación cartográfica es un proceso asociativo e integrativo que contempla correlación, secciones geológicas y mapas.
CORRELACIÓN
Esta actividad básica para la interpretación geológica se realiza con los registros eléctricos o de inducción de cada uno de los pozos perforados en el área del yacimiento.
PRINCIPIOS DE CORRELACIÓN EL sistema de correlación se basa en algunos principios generales Se trazan líneas que conecten aspectos similares y características de los perfiles Se establece la dirección conveniente de correlación Se identifican los horizontes o estratos guías (marcadores) de la correlación-
Nota importante La correlación debe definir los límites verticales y laterales del nivel estratigráfico de interés.
Unidad III SECCIONES GEOLÓGICAS
Secciones estructurales Secciones estratigráficas Secciones combinadas Diagramas panel
SECCIONES GEOLÓGICAS
Definición Es una forma de presentar información geológica útil, es mediante el uso de secciones transversales, estas pueden ser estratigráficas o estructurales de acuerdo al tipo de información que se requiera.
SECCIONES ESTRATIGRÁFICAS
El objetivo de hacer secciones estratigráficas, es determinar las relaciones laterales y verticales entre las unidades geológicas y atravesadas por diferentes pozos. Véase como ejemplo la figura de la sección estratigráfica generalizada donde aparecen identificadas un conjunto de unidades en secuencia vertical desde 1 hasta 6, todas continuas a lo largo del corte transversal. La secuencia completa tiende a adelgazarse hacia el EN, pero frecuentemente por adelgazamiento de las unidades 1,2 y 3, las otras mantienen su espesor. En el pozo BA-546 no hay una clara diferenciación entre las unidades 1 y 2 consecuencia de haber sido ambas erosiones y haberse sedimentado posteriores , un cuerpo arenoso identificado como 1, 2, este, estratigráficamente, es equivalente lateral de 1 y de 2, pero cronológicamente corresponde a un evento mas reciente.
En las unidades 3, 4,5 y 6, se dan cambios laterales, que influenciaran el comportamiento de los fluidos emplazados en las rocas, estos cambios se identifican en la sección. Una información importante obtenida de un buen mallado de secciones estratigráficas, es la de relaciones verticales entre las unidades para predecir movilidad de los fluidos. El análisis de casos, como el mostrado donde entre las unidades 1 y 2 no hay separación vertical, mediante el uso de diferentes secciones, permite determinar las áreas de comunicación entre unidades y realizar respectivos mapas de comunicación de una unidad, con la que esta por encima y/o con la que esta por debajo.
CONSTRUCCIÓN DE SECCIONES ESTRATIGRÁFICAS
Para el diseño de un mallado de secciones adecuado durante un estudio geológico y a falta de una mayor información debe partirse de una premisa básica: “La geología local es, en términos generales, un reflejo del marco geológico regional”. De allí que es conveniente estimar que en el área en estudio, los factores regionales de sedimentación, ejercerán un alto grado de control sobre los eventos locales. Uno de esos factores de control, es la dirección de sedimentación. Podemos esperar que las secciones en esa dirección, mostraran relaciones de mayor continuidad lateral entre los eventos sedimentarios. En la dirección perpendicular a la sedimentación, podemos esperar una buena visualización transversal de los cuerpos sedimentarios. No necesariamente debe restringirse a estas direcciones el diseño de las secciones. En la ilustración, un mallado de secciones no perpendicular, permite una visualización adecuada de la continuidad lateral de los cuerpos arenosos. En las áreas de explotación petrolera, innumerables secciones estratigráficas tienen objetivos operacionales, es decir, para resolver respecto a áreas pequeñas o localizaciones determinadas con ellas podemos obtener información acerca de: 1.- Factores geológicos incidentes en un problema de producción 2.- Localizaciones más favorables 3.-Limites de yacimientos 4.- Áreas de baja permeabilidad En conclusión serán los objetivos, los que determinaran la mejor distribución de las secciones Una vez bien definidos los pozos integrantes de una sección, se procede a 1.- obtener las copias de los registros de pozos a una única escala. 2.-Por correlación pozo a pozo, determinar marcadores claves presentes en todos los pozos, escogiendo el más relevante o consistente como “Datum” para colgar la sección. 3.- Montar la sección alineando el Datum en cada pozo a la misma altura para todos y en la misma secuencia de su ubicación en el mapa. Preferiblemente equiespaciados.
4.- Una vez montada la sección, se dibujan líneas usando marcadores claves entre los diferentes pozos, procediéndose a realizar una correlación mas detallada. Si el caso lo amerita.
SECCIONES ESTRUCTURALES
La sección estructural muestra la variación en alturas o profundidades que presentan los horizontes geológicos a lo largo de un plano verticalA diferencia de la sedimentación, la estructura es un aspecto geológico de gran consistencia a lo largo de la secuencia estratigráfica, es decir, en general se conserva un alto grado de paralelismo entre los planos estratigráficos. Una excepción esta en presencia de una discordancia mayor, si esta es de carácter angular. Los estratos por encima de la discordancia, solo mostraran los efectos estructurales post-erosión, mientras la estructura en los estratos inferiores será el resultado de la suma de tales eventos con los que les hayan afectado antes del proceso erosivo. Una sección estructural esquemática donde se destaca la discordancia y el hecho de que algunas fallas la atraviesan y otras no, estas ultimas ya habían ocurrido cuando el proceso erosivo afecto el área.
DISEÑO DE MALLADO DE SECCIONES ESTRUCTURALES
Para el diseño del mallado de secciones estructurales o de una sección estructural en particular a partir de registros de pozos, dependerá del objetivo para el cual se realiza. Si el objetivo es mostrar las mayores prominencias estructurales las secciones deberán realizarse en dos direcciones, siguiendo el eje de las estructuras y perpendiculares a este. Otras secciones tienen por objetivo definir la posible ocurrencia de fallas u otros elementos detectados por anomalías en los contornos del mapa estructural En algunos casos, se trata de mostrar el comportamiento estructural de una unidad yacimiento para ubicar por ejemplo, las zonas más favorables a su desarrollo, o de riesgo por presencia de gas o agua. En los casos de estudios geológicos completos, en general se aprovecha el diseño utilizado para el mallado de secciones estratigráficas para la construcción de las secciones estructurales elaborándose además las secciones adicionales necesarias en las direcciones y áreas que requieran mayor detalle.
Una sección estructural muestra las variaciones en posición relativa de elementos en un plano vertical (Fig 2.7). En geología petrolera, estos elementos están en el subsuelo, de allí que hablamos de posiciones relativas en cuanto a profundidad. Nos interesa por ejemplo, la variación de profundidades de una capa determinada. Como “Datum” de referencia clásico, se toma el del mar, al cual asignamos profundidad “0” y a este nivel debemos referir nuestras mediciones. Debemos considerar que los valores de profundidad medidos en los registros, son la suma de profundidad de perforación mas el valor de la mesa rotatoria. De allí que para construir una sección estructural con registros de pozos, deben normalizarse las profundidades medidas respecto al nivel del mar restando la altura topográfica y la mesa rotatoria. Una vez normalizados, cualquier nivel de profundidad cercana a la ocurrencia de los casos de interés puede ser usado como datum referencial y colgar los pozos a la misma altura. Hecho esto, solo queda unir los topes continuos en la sección e interpretar la ocurrencia de factores estructurales como fallas y pliegues obteniéndose de la sección, la visión de la estructura geológica del horizonte estudiado en la dirección deseada, pudiéndose añadir a esta, la información de carácter sedimentario- estratigráfica obtenida de la sección estratigráfica.
Casos a tomar en cuenta para el cálculo de reservas
